小星系或是黑暗宇宙的终结者。

NASA / ESA / CSA

“大爆炸”后大约40万年，宇宙依然被黑暗统治着。创世的余晖开始褪却，空间中充斥着致密的气体（主要是氢），光明依然无迹可寻。

而在随后的数亿年中，气体慢慢地在引力的作用下，聚集成一个个气团。气团的密度越来越大，最终中心温度突破临界点，核聚变开始，第一批恒星就这样诞生了。

光明的源泉有了，然而首批光子走不了多远。它们很快会被周围的气体吸收。不过随着越来越多的恒星出现，光子的数量越来越多，氢的浓雾被一点点“电离”，逐渐散去，宇宙开始变得透明，繁星开始现身。

但是对于天文学家来说，要想搞清楚究竟是哪些恒星产生的光终结了黑暗宇宙，却并不是一件容易的事。

近日一些科学家在《自然》杂志上刊文称，他们利用星系团产生的引力透镜效应，对遥远早期宇宙中的昏暗遗迹进行了探究。他们几乎可以有十足的把握认定，推动宇宙进入“电离期”的主要力量，来自那些昏暗的小星系（矮星系）。

对于星系是电离宇宙的主力军，天文学家们几乎没有异议。但是对于其中的细节，人们却不甚了解。电离宇宙的光子主要来自哪些星系，科学家们仍有分歧。

有一派认为，是那些大型星系产生的光子电离了宇宙。早期宇宙中这样的星系并不太多，但是它们确实能够产生大量的光子，而且只要有一部分光子能够逃离星系，就足以电离游荡在星系之间的星系际气体。但另一派认为，应当对那些数量众多的小星系多加关注。这些星系虽然单个能够产生的光子不如大星系多，但是它们数量非常多。

早期宇宙中大星系并不多见；小星系虽然多，但它们普遍昏暗，要想看清楚，获得高质量的数据同样困难。研究人员使用的方法是，利用前景星系团强大引力场扭曲时空产生的透镜效应，来观测后方星系的昏暗影像。

在韦伯望远镜的助力下，研究人员利用“潘多拉”星系团产生的引力透镜效应，在红外波段上拍到了其后方星系的影像，并从中选取了一些亮度只有银河系0.5%的目标进行分析，寻找光谱中氢电离后发出的辉光。

观测结果显示，这些小型星系发出的电离光比“正常”值高出4倍，已经达到了理论预测值的上限。这一结果表明，这些星系产生的电离光是如此之多，以至于只需一小部分光子离开星系，就能够电离整个宇宙。

此前人们认为，假如电离宇宙的光子真的主要来自这些小星系，那么它们需要贡献出它们产生的大约20%的光子。而新的观测数据显示，它们产生的光子是如此之多，以致于只需提供其中的5%就够了。

研究人员相信，小星系在早期宇宙电离过程中扮演的角色确实非同小可。鉴于目前的研究样本只有8个，且位于同一视线上，研究人员下一步计划对天空中不同的区域进行观测和研究。

NASA / ESA / CSA

参考Most of the photons that reionized the Universe came from dwarf galaxieshttps://www.nature.com/articles/s41586-024-07043-6